A tecnologia de blockchain da camada dois ganhou força e continuará a encontrar soluções viáveis para os problemas da rede blockchain. A camada 2 é um protocolo ou estrutura secundária construída sobre um sistema de blockchain existente. Tal como acontece com as redes Ethereum, também se encontra noutras redes de cadeias de blocos. É referida como uma rede "off-chain" e o seu principal objetivo é fornecer apoio à camada primária. O principal objetivo da camada 2 é escalar a capacidade de transação da cadeia de blocos sem comprometer os benefícios de descentralização do protocolo da cadeia de blocos.

Com a procura de espaço de blocos Ethereum a explodir nos últimos anos, podemos discutir como a tração levou a taxas de gás elevadas e a transacções lentas. É necessário escalar as redes de blockchain, uma vez que as redes de raiz só podem processar cerca de 15-20 transacções por segundo, e existem ainda outras questões como a privacidade questionável e algumas limitações nativas. E as redes de blockchain raiz podem, teoricamente, resolver esses problemas, mas isso tem um custo chamado trilema da escalabilidade.

O Trilema da Escalabilidade

O trilema da escalabilidade é uma frase cunhada por Vitalik Buterin, o fundador da Ethereum. Ele usou o termo para descrever que é impossível maximizar igualmente todas as três características desejáveis (descentralização, escalabilidade e segurança) de uma rede blockchain. O trilema explica que os sistemas de blockchain podem maximizar dois dos atributos em detrimento do terceiro. Por conseguinte, isto leva a compromissos que dependem das aplicações e da sua utilização específica. O atributo que se revelará mais útil varia consoante o caso de utilização e terá prioridade máxima. 

Atributos desejáveis da cadeia de blocos

Descentralização: Isto significa distribuir e dispersar a energia para longe de um canal central. Isto permite que o controlo e o armazenamento de dados sejam partilhados por vários nós da rede. Isto torna a rede eficiente, resiliente e democrática. Qualquer pessoa pode participar no ecossistema, uma vez que permite que cada utilizador se torne um dos muitos processadores de pagamentos na rede.

Escalabilidade: Este atributo é a capacidade de uma rede blockchain para lidar com o afluxo de transacções. Uma rede é considerada escalável se puder processar milhares de transacções por segundo. No entanto, a questão da escalabilidade é mutuamente exclusiva da descentralização. Isso explica por que a escalabilidade é um desafio em redes altamente descentralizadas, como blockchain e Ethereum. 

Segurança: Este atributo refere-se à capacidade do sistema de rede para proteger os dados contra fugas, perdas ou modificações. A rede utiliza encriptação para armazenar e transmitir dados de criptomoedas entre carteiras e registos públicos. 

Os trade-offs do trilema ocorrem porque uma rede blockchain não é capaz de maximizar todos esses três atributos.

Descentralizado e seguro são redes como as redes bitcoin e Ethereum que não são escaláveis. Não são adequadas para um sistema de pagamento comercial porque uma transação pode demorar cerca de 5 minutos e até 1 hora em alguns casos. À medida que os nós de uma rede aumentam, a sua escalabilidade fica comprometida, uma vez que é mais rápido carregar dez em vez de 100 registos distribuídos.

SQL, SAP e Oracle classificam-se como escalável e seguro redes. São centralizadas; por conseguinte, os dados nestas redes são geridos por administradores de bases de dados e são armazenados em vários locais e cópias de segurança, em vez de nós, como acontece nos sistemas descentralizados.

Novos blockchains como EOS, NEO e Tomochain são descentralizados e escaláveis, pois sacrificam alguma descentralização para escalabilidade. 

Compreender o Ethereum Layer 2

Como o principal objetivo do nível 2 é melhorar a escalabilidade das redes de cadeia de blocos, estas soluções contribuirão significativamente para a adoção generalizada da cadeia de blocos. Na construção do ecossistema de cadeia de blocos desejado, o sistema de cadeia de blocos do nível dois é necessário para equilibrar as necessidades de descentralização, escalabilidade e segurança. 

A camada 1 é a camada de consenso de base da rede Ethereum. Acredita-se que o Ethereum acabará por adotar soluções de escalonamento da camada 1 através de sharding, que dividirá a atividade da rede em 64 cadeias principais em vez de uma. 

Mas antes que isso seja implementado, as ferramentas L2 funcionam muito bem para fornecer soluções de escalonamento. As ferramentas L2 processam dados para reduzir a carga de trabalho na rede raiz (camada de base). Por conseguinte, a rede Ethereum pode lidar com um número muito maior de transacções, transferindo as transacções da cadeia principal para as plataformas da camada dois. 

A camada 2 está ligada à camada de base e utiliza os seus elementos existentes, tais como os contratos inteligentes, que dependem da camada 1 para a sua finalidade e segurança. 

Quando uma transação é realizada numa rede blockchain descentralizada, existe um consenso universal em todas as redes. A cópia da transação será armazenada em todos os nós da rede para validação da transação. Para ajudar a reduzir enormemente este [rocessamento] de dados, a camada dois permite-lhe executar cálculos fora da cadeia. A segunda camada faz isso enquanto ainda está ligada à camada de base, obtendo benefícios de descentralização e segurança e libertando recursos de processamento para fazer outras coisas.

Ao longo dos anos, as técnicas de escalonamento da camada dois que se mostraram úteis para a rede Ethereum incluem State Channels, Side Chains, Plasma e ZK Rollups. 

Canais estatais

Os Canais de Estado ajudam a criar recursos de processamento suficientes para a rede Ethereum, descarregando transacções. As transacções são processadas fora da cadeia, e apenas o estado final dos nós é registado na cadeia de blocos.

Esta ferramenta funciona com base na premissa de que, uma vez que apenas os participantes envolvidos na transação devem conhecer os detalhes, não é necessário registar todas as transacções na cadeia de blocos. As transacções podem continuar, e só quando o canal é fechado é que o estado final dos nós é transmitido e registado como uma única transação na cadeia.

Os canais são uma ferramenta eficaz para aumentar a escala e podem processar milhares de transacções num segundo. No entanto, eles têm algumas desvantagens? eles não oferecem participação aberta. Os utilizadores têm de ser conhecidos antecipadamente e são obrigados a depositar os seus fundos num contrato multi-sig (semelhante à forma como os utilizadores da Lightning Network são obrigados a depositar bitcoin no canal de pagamento do sistema). Para além disso, os canais de estado são específicos da aplicação e não podem ser utilizados para escalar contratos inteligentes de uso geral.

Cadeias laterais

As sidechains são blockchains independentes, compatíveis com Ethereum, com seus parâmetros de bloco e modelo de consenso. As transacções são transferidas para as sidechains de uma forma custodial, uma vez que as sidechains podem lidar com velocidades de transação mais elevadas e contratos inteligentes personalizados mais poderosos. A rede cria uma ligação bidirecional entre a cadeia principal e a sidechain para permitir a funcionalidade, dividindo assim a carga de trabalho. 

No entanto, as sidechains suscitam preocupações em termos de segurança, uma vez que têm menos poder de computação para manter o consenso do que a blockchain principal. E isso abre a possibilidade de um ataque à sidechain por parte dos mineiros das blockchains.

Rollups

Os rollups são semelhantes às sidechains avançadas e não-custodiais e podem alargar as capacidades de produção da rede líder Ethereum. Ele fornece escalonamento ao enrolar transações de sidechain em uma prova criptográfica, conhecida como SNARK (argumento sucinto não interativo de conhecimento). Esta prova é submetida à camada de base. T

Todas as transacções em rollups são executadas na sidechain, enquanto a cadeia principal armazena os dados da transação como prova ZK. Os rollups são de dois tipos, que incluem:

• ZK Rollups: Com os rollups ZK, a prova ZK (Zero-Knowledge Proof) é um método através do qual uma entidade pode provar a outra entidade que conhece uma informação específica sem a revelar. 
•  Rollups optimistas: Os rollups optimistas utilizam uma máquina virtual compatível com EVM chamada Optimistic Virtual Machine (OVM) para executar contratos inteligentes que podem ser realizados no Ethereum. 

Embora mais eficientes e rápidos, os Rollups ZK não facilitam a migração dos contratos inteligentes existentes para L2. O Rollup Otimista é essencial para garantir que os contratos inteligentes existentes mantenham a sua capacidade de composição.

Existem também outras soluções de escalonamento de nível dois, como o Plasma. O Plasma é semelhante às outras respostas da camada dois, mas tem diferenças subtis no seu modo de funcionamento.

O que significa o escalonamento da camada 2 para o Blockchain?

A solução de escalonamento L2 provou ser muito eficiente para o blockchain, e isso significa que a tecnologia blockchain pode ser usada para outros setores com a necessidade de alto processamento de dados. Esta solução dimensiona as redes descentralizadas ao ponto de poderem competir com sistemas centralizados e estabelecidos como o Visa. 

Tecnologias como a solução de escalonamento de camada dois abrem as portas para empresas emergentes que desejam aproveitar a rede blockchain para criar valor. Isto contribui para a aceitação geral da cadeia de blocos, uma vez que as indústrias empresariais contemporâneas, como o comércio eletrónico e as fintech, podem integrar a tecnologia da cadeia de blocos nos seus modelos de negócio e aproveitar os atributos de descentralização, escalabilidade e segurança que promete.

Em suma, é seguro dizer que o desenvolvimento da cadeia de blocos ainda está na sua fase inicial. A solução de escalonamento da camada dois é uma das abordagens para levar a tecnologia ao seu nível ótimo. Por conseguinte, é pertinente que as indústrias adoptem esta nova tecnologia, uma vez que promete um novo nível de perturbação digital. O desejo sempre crescente de descentralização, segurança, facilidade e privacidade está a encontrar respostas na cadeia de blocos.